宋岐國，朱瑞龍，朱 林

(1.紅塔遼寧煙草有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽110001；2.中國科學(xué)院沈陽自動化研究所，遼寧 沈陽110016；3.中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006)

隨著制造業(yè)信息化技術(shù)的進步，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到了信息化帶來的益處。CIMS（Computer Integrated Manufacturing，計算機/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)）的三層結(jié)構(gòu)也越來越多的被企業(yè)所認(rèn)同，并且開始逐漸開始企業(yè)自己的信息化改造和升級[1]。首先，他們對實施難度較低的生產(chǎn)設(shè)備進行自動化改造或升級，實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集和管理。接下來，對企業(yè)的管理進行升級，引入ERP 系統(tǒng)，對企業(yè)的生產(chǎn)和運作進行規(guī)范化管理。在實施了ERP 以后，企業(yè)的管理效率確實有了較大的提升。近些年，企業(yè)對于生產(chǎn)車間的管理開始高度關(guān)注，制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacture Execute System，MES）進入他們的視線[2~3]。

作為CIMS 的中間一層，MES 對車間的生產(chǎn)過程進行直接的管理和控制，可以對企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供最大的助力。MES 處于中間層，聯(lián)系著ERP 和PCS，所以他們之間的關(guān)系密切，特別在一些模塊中甚至出現(xiàn)重疊和覆蓋，例如生產(chǎn)計劃排產(chǎn)[4]。在ERP 中，生產(chǎn)計劃排產(chǎn)是對企業(yè)的訂單制定計劃，排定生產(chǎn)順序；在MES 中，計劃排產(chǎn)從ERP 中獲得生產(chǎn)計劃，根據(jù)車間的實際生產(chǎn)情況對訂單按照工藝流程分解，再分配給具體的車間或設(shè)備執(zhí)行生產(chǎn)[5~6]。本文對MES 中的計劃排產(chǎn)模塊進行研究，并針對實際企業(yè)生產(chǎn)進行了設(shè)計和實現(xiàn)，通過具體實施驗證方法的可行。

1 計劃排產(chǎn)的問題分析

在實施ERP 之前，現(xiàn)場管理大部分還處與手工狀態(tài)。針對企業(yè)的設(shè)備自動化改造，為了能讓好的管理思想切實有效的發(fā)揮作用，MES 系統(tǒng)的實施是必要的[7]。

目前，ERP 業(yè)務(wù)覆蓋了生產(chǎn)計劃，并進行生產(chǎn)計劃編制。不考慮能力平衡問題，根據(jù)零部件計劃完工情況進行下一步計劃安排，以工作中心為最小單位，生產(chǎn)調(diào)度和能力平衡由車間內(nèi)部自行處理。但是，ERP 的生產(chǎn)計劃排產(chǎn)中運用無限能力計劃編排方法，制定的生產(chǎn)計劃在實際生產(chǎn)中可行性不強，造成了計劃不能按時完成，訂單無法按期交貨等。

所以，需要由MES 對生產(chǎn)計劃排產(chǎn)進行管理，統(tǒng)一制定各車間的生產(chǎn)計劃，首先分解為各車間生產(chǎn)作業(yè)計劃，再分解為各工作中心生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)計劃以工作中心為最小單位。這樣可以根據(jù)實際情況安排生產(chǎn)，可行性高，可控制性強。

2 生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的設(shè)計

生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的總體架構(gòu)設(shè)計如圖1 所示。

2.1 閉環(huán)生產(chǎn)能力平衡計劃排產(chǎn)方法的設(shè)計

MES 是對車間生產(chǎn)的直接管理，計劃排產(chǎn)需要考慮車間的生產(chǎn)能力，如果不考慮的話，會嚴(yán)重影響計劃的執(zhí)行效果，MES 的優(yōu)勢也就無從體現(xiàn)。針對這一問題，我們對生產(chǎn)能力的評價進行了研究和設(shè)計，其方法的流程圖，如圖2 所示。

圖2 閉環(huán)生產(chǎn)能力平衡流程圖

首先，MES 從ERP 接收3個月的生產(chǎn)計劃，并且將其分解為月份生產(chǎn)計劃，并且根據(jù)月份生產(chǎn)計劃中的關(guān)鍵時間節(jié)點，將月份生產(chǎn)計劃逐步分解為車間的零件月份生產(chǎn)計劃和車間工序月份生產(chǎn)計劃，最后下達(dá)到具體的車間班組執(zhí)行生產(chǎn)計劃。當(dāng)進入每個月的下旬，對生產(chǎn)能力進行匯總分析，從車間班組直到整個公司。當(dāng)了解目前公司的生產(chǎn)能力后，再根據(jù)生產(chǎn)能力進行下一個生產(chǎn)計劃排產(chǎn)。

2.2 生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的分解

當(dāng)MES 從ERP 接收到生產(chǎn)計劃時，首先要對計劃分解，具體到每個設(shè)備和每個生產(chǎn)班組的生產(chǎn)計劃。分解流程如圖3 所示。

圖3 生產(chǎn)計劃排產(chǎn)分解流程

2.3 生產(chǎn)能力的分析匯總

生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的制定，都是基于生產(chǎn)能力已知的情況下，只有了解生產(chǎn)能力，才能根據(jù)能力定制計劃，否則，在不考慮實際情況而指定的計劃很難執(zhí)行和完成。對生產(chǎn)能力的評價需要從下至上，從車間的班組逐步匯總到公司的整體生產(chǎn)能力，這樣才是實際生產(chǎn)能力的反映，匯總流程如圖4 所示。

圖4 生產(chǎn)能力匯總流程

2.4 生產(chǎn)能力的約束條件

生產(chǎn)能力，不是單純的單位時間能加工零件數(shù)量的多少，還有其他因素需要考慮。例如：設(shè)備的定期維護和保養(yǎng)，生產(chǎn)班組的輪換和節(jié)假日休息，這些都是影響生產(chǎn)能力的約束條件。所以，在這里我們提出約束規(guī)則的概念。

約束規(guī)則主要包括工序工時約束、工序準(zhǔn)備時間約束、工序順序約束和工序設(shè)備匹配約束。

車間生產(chǎn)涉及的工時包括技術(shù)工時（由制造方法部提供）、額定工時（由綜合部提供）、實動工時（根據(jù)實際生產(chǎn)統(tǒng)計）、排產(chǎn)用技術(shù)工時。

工序準(zhǔn)備時間指熟悉圖紙及技術(shù)文件，裝卡、調(diào)整及拆卸工藝裝備，清理設(shè)備和場地的時間。準(zhǔn)備時間是生產(chǎn)時間的一部分，計劃時要考慮。

工序順序約束主要是依據(jù)工藝路線給定的前后工序之間的順序關(guān)系來定義。

車間是以工作中心來組織生產(chǎn)的，這里定義的工作中心是按設(shè)備功能相近、成本相同的原則對設(shè)備進行劃分的，一個工作中心可以是若干功能相近的一臺或幾臺設(shè)備，或者是一個班組，也可以是一個工作區(qū)域。工序/工作中心匹配約束定義了哪些工作中心可以進行某個工序的操作。工作中心/設(shè)備匹配約束是指工作中心與設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系。

2.5 計劃排產(chǎn)的粒度

生產(chǎn)計劃的粒度對于排產(chǎn)非常關(guān)鍵。過大的粒度會導(dǎo)致對生產(chǎn)過程中的細(xì)節(jié)不夠關(guān)注，在出現(xiàn)突發(fā)情況時，不能得到及時了解和解決，導(dǎo)致計劃執(zhí)行困難。過小的粒度會將一些無關(guān)生產(chǎn)細(xì)節(jié)也納入MES 的管理，這會給系統(tǒng)的運行帶來負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致系統(tǒng)運行變慢，影響效率。所以在這里，我們規(guī)定，公司下達(dá)的ERP 生產(chǎn)計劃以3個月為一個周期，對車間生成月份計劃，細(xì)化到零件月份生產(chǎn)計劃，對車間月份生產(chǎn)計劃細(xì)化到工序，生成車間月份工序計劃。

在這樣的計劃粒度下，公司對計劃的執(zhí)行方便管理，對于車間，生產(chǎn)班組按照工序計劃順序執(zhí)行，不會將與生產(chǎn)關(guān)系不大的其他因素與MES 關(guān)聯(lián)，提高了生產(chǎn)效率的同時，也提高了MES 的運行效率。

3 結(jié)束語

本文提出的生產(chǎn)計劃排產(chǎn)方法被應(yīng)用于具體的車輛生產(chǎn)企業(yè)實施，通過一段時間的運行，較好的和現(xiàn)存的ERP 實現(xiàn)了協(xié)同管理，使ERP 制定的生產(chǎn)計劃被更好的執(zhí)行。同時，對車間的生產(chǎn)能力分析也提供了很好地幫助，使企業(yè)的ERP 生產(chǎn)計劃制定更加有針對性。下一步要對生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的調(diào)度算法進行研究，使其更有效率，而且對突發(fā)狀況下生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的變更能夠有效的反映，制定新的排產(chǎn)計劃。

[1]陳 勛. APS 高級計劃排程——煙草行業(yè)MES 的核心[A].第四屆MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))開發(fā)與應(yīng)用專題研討會論文集[C].上海，2005，67-70.

[2]張昌柱. 精細(xì)化在卷煙廠制絲線生產(chǎn)管理中的應(yīng)用研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2006.

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[7]魏 坤，陳 開，竺長安. 基于.NET 技術(shù)與AutoCAD 的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究[J].制造技術(shù)與機床，2008，(7):126-130.